生態安全研究的主題漂移與趨勢分析

胡秀芳，趙 軍，查書平，魯 鳳，王曉峰

1 西北師范大學地理與環境科學學院，蘭州 730070 2 南通大學地理科學學院，南通 226007 3 長安大學資源學院，西安 710054 4 中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室，北京 100085

生態安全研究的主題漂移與趨勢分析

胡秀芳1,2，趙 軍1,*，查書平2，魯 鳳2，王曉峰3,4

1 西北師范大學地理與環境科學學院，蘭州 730070 2 南通大學地理科學學院，南通 226007 3 長安大學資源學院，西安 710054 4 中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室，北京 100085

近年來，國際上關于生態安全研究的文獻大量涌現。隨著全球變化和人類活動影響加劇，生態安全研究正發生著深刻變化，呈現出多目標、多層次、多學科交叉綜合的復雜特點，研究主題日益豐富，但模糊性和爭議性問題一直存在，對已有文獻成果進行系統分析非常有必要。利用引文網絡分析可視化工具CitespaceⅡ，通過繪制科學知識圖譜，以定量與定性相結合的可視化文獻綜述研究方法，對各國學者發表的生態安全研究成果進行系統分析梳理，展示了研究主題的演進軌跡和發展趨勢，總結了其發展變化的內在原因。研究表明：生態安全的研究主題可分為持續性和階段性兩類，主題演化軌跡符合Gartner光環曲線理論，人類文明發展階段、國際政治經濟格局、學科研究水平是決定生態安全研究階段和主題演變的主要因素，該領域經歷了問題提出與概念形成期、奠基拓展期、縱深發展期3個階段，各階段都有一些關鍵文獻出現，這些引領學科發展的經典文獻以自然科學研究為主；全球化、生物多樣性、生態農業與農業集約化、恢復力、脆弱性是當前生態安全領域的研究熱點；保障人類生存發展基本需要和人對環境變化的適應與響應將是21世紀生態安全研究的主要方向。

生態安全；主題漂移；科學知識圖譜；CitespaceⅡ

自20世紀80年代以來，國際上關于生態安全研究的文獻大量涌現，涉及的學科和內涵非常廣泛[1- 4]。目前，隨著全球變化和人類活動影響加劇，生態安全研究正發生著深刻變化，呈現出多目標、多層次、多學科交叉綜合的復雜特點；對生態安全內涵認識的不斷加深和新的環境問題、環境理念出現，使其研究主題也在不斷變化并日益豐富，但是模糊性、爭議性問題一直存在。

近年來，針對生態安全相關文獻的分析綜述已有不少成果。國外多為對生態安全研究領域中某一專題的進展評述，比如氣候變化對全球糧食安全影響研究的分析總結[5]，對城市生態安全研究進展[6]、可持續發展評價指標體系進展[7]等的綜述；國內以生態安全整個研究領域的綜述為主，比如對國內外生態安全研究[1, 8]、生態安全評價研究[3, 9- 11]、土地生態安全研究[12-13]的進展分析等。這些綜述分析對國內學者了解生態安全研究狀況和指導開展生態安全研究發揮了重要作用。但是面對成千上萬的龐雜文獻群，以文獻閱讀、總結歸納、定性探討方法為主的傳統文獻綜述方法存在一定的局限性；生態安全研究領域中的許多重要問題，比如發展動力、主題演化軌跡及其規律、前沿趨勢等還需采用科學方法進一步分析探討。

目前，處理分析學術性信息的科學計量學與信息計量學技術發展迅速，彌補了傳統文獻綜述方法的不足。由陳超美博士于2004年首次推出的引文網絡分析工具Citespace，通過繪制知識圖譜，可以定量化、可視化的方法，對一定時期相關主題的全部文獻進行梳理分析[14- 16]。本文借助CitespaceⅡ(3.5.R6)，通過定量分析近30余年來生態安全領域中的關鍵文獻和研究熱點，對全球生態安全研究的主題進行系統梳理，總結其演變規律并進行研究階段劃分；通過對突現詞的檢測和歸納，發現生態安全研究的前沿趨勢，將為未來生態安全研究提供一些借鑒和啟示。

1 思路、方法與數據

1.1 研究思路與方法

主題指文獻探討和解決的中心問題，表征方式有題目、摘要、關鍵詞等。本文所謂主題漂移，是指在生態安全研究領域中，文獻主題隨時間推移而發生的重要變化，這種變化能夠揭示生態安全研究的核心問題、研究對象和解決方法等隨時間推移發生標志性變化的節點，進而折射出不同階段所關注的熱點和發展的方向。

研究思路和主要方法見圖1: 通過文獻共被引、關鍵詞共現分析分別發現生態安全研究領域中的經典文獻和研究熱點，再結合關鍵詞詞頻分析、文獻聚類分析，展現研究主題的演化漂移。通過突變檢測算法發現未來的研究趨勢[16]。在每幅圖的左上角有圖譜繪制的參數信息，閾值選擇采用(c，cc，ccv)方式(c為被引頻次，cc為共被引頻次，ccv為共被引系數)，分別設定前、中、后3個時間分區的(c，cc，ccv)，其他時間分區的閾值由線性插值決定。

圖1 研究思路和主要方法Fig.1 Research ideas and methods

1.2 數據來源

本文所使用的數據來源于Web of Science(WOS)數據庫(SCI-EXPANDED, SSCI, A&HCI, CPCI-S, CPCI-SSH, CCR-EXPANDED, IC)。數據采集時間為2013年11月9日，檢索條件是：主題(topical terms)=ecological security，時間段為“1980—2013”。共檢索出1331條記錄，每個記錄包括了一篇引文的標題、作者、摘要、關鍵詞、參考文獻等題錄信息。

2 生態安全研究的主題漂移

經典文獻通常是一個研究領域中提出重大理論或者具有概念創新的關鍵文獻，反映了該文獻發表時期社會關注的焦點主題；而研究熱點是在一定時期，一組數量較多的相關文獻共同關注的研究主題。所以本文以關鍵文獻和研究熱點的計量分析為基礎，分析歸納研究主題的漂移變化，并根據主題演化的軌跡進行研究階段的劃分。

2.1 關鍵文獻

以1a為時間切片，節點類型為參考文獻，閾值設置(2，3，15)，(3，3，20)，(3，2，20)繪制文獻共被引時區視圖。引文年輪代表著某篇文章的引文歷史，年輪顏色代表相應的引文時間，年輪厚度和與相應時間分區內引文數量成正比。中心度在0.1以上的節點是圖譜中的關鍵節點，可能成為網絡中由一個時間段向另外一個時間段過渡的關鍵點，是具有理論和研究創新的文獻，很有可能形成某一領域的研究熱點前沿[15]。有31篇中心度在0.1以上且被引頻次和突現性較大的文獻(圖2,表1—表2)，它們是生態安全研究文獻群中起到關鍵作用或具有轉折意義的文獻，是不同時期的基礎性、奠基性經典文獻，對該領域學術演進發揮著重要作用，影響深遠。在圖2中，共被引頻次較高、中心度較大的節點年輪較大，且有紫色外圈，是引發大量學者關注或發生研究轉向的文獻。

圖2 文獻共被引時區視圖Fig.2 The time-zone view of co-cited literature

從表1—表2可見，首先，從文獻半衰期來看，最大的2篇文獻分別是WCED(半衰期22)[17]首次采納“可持續發展”概念，定義了“環境安全”；Ostrom(半衰期20)[18]引發了人們對稀缺公共資源管理的關注。半衰期反映了文獻的老化程度，半衰期越大，影響力越久遠。以上文獻發表較早，處于環境意識、資源意識、可持續發展等廣義生態意識覺醒的時期，提出生態安全中的基本概念與基本問題，所以成為該領域的奠基性文獻，在隨后的相關研究中被持續不斷地引用。

其次，具有紅色年輪、突現性較大的文獻有2篇。突現性反映文獻在一定時期被引頻次的增長情況，突現性越大，說明被引頻次增長越快。Homer-Dixon(突現性5.22)[19]研究了環境問題與地區沖突之間的關系。Brown(突現性5.07)[20]提出全球糧食問題以及發展中國家糧食安全問題。這兩篇文獻都發表在第一研究階段概念形成期，當時國際形勢動蕩、地區沖突不斷，資源環境問題也日益凸顯，所以這些主題成為當時的研究熱點；進入21世紀，高強度的人類活動使地球環境以前所未有的速度發生著變化，對自然資源的利用范圍和強度急劇增大；全球氣候變化對糧食生產的影響以及新的農業生產理念和生產方式的出現，再次引發人們對“老主題”的新思考，所以這些文獻在發表一段時間之后，再次成為關注焦點而使被引頻次急劇增加。

最后，從共被引頻次來看，有2篇文獻的共被引頻次最高，為27。Costanza 等(中心度0.46)[21]將全球生態系統服務功能劃分為17種類型，該研究明確了生態系統服務價值計算原理及方法，對生態系統服務功能價值評估的發展產生了深遠影響。肖篤寧等(中心度0.04)[22]定義了生態安全的概念和研究內容，提出了區域生態安全研究的特點、評價標準，在中國區域生態安全評價實例研究中被大量引用。這2篇文獻處于研究內容擴展的第二階段拓展期，由于提出了創新性理論，引發了新的研究增長點。共被引頻率為26的文獻：Tilman等(中心度0.41)[23]和Godfray等(中心度0.28)[24]都與糧食安全有關，這是人類關注的永恒主題。

表1 關鍵文獻基本信息表Table 1 The basic information table of crucial literature

表2 關鍵文獻指標信息表Table 2 The index information table of crucial literature

經典文獻都密切關注了文獻發表時期社會發展的熱點問題，因其較高的社會關注度、創新性和系統性，從而引發了其他學者大量、持續的引用。這些文獻都發表在國際權威期刊上，也反映出它們較高的文獻質量和學術影響力。從研究內容來看，經典文獻以自然科學研究為主，社會科學研究文獻較少。近期經典文獻與當前學科發展需求的關聯更為緊密，2005年之后，研究焦點集中在糧食安全、氣候變化、脆弱性、適應性、生物多樣性、生態系統服務等方面。從31篇經典文獻的關注點來看，人類可持續發展與環境變化是生態安全研究領域永恒的主題。Costanza 、Tilman 、Godfray和Lobell等都因其重要貢獻而成為這一領域最有影響的學者之一。

2.2 研究熱點

關鍵詞是論文內容的提示符，是一篇文章的核心和精髓，也是對文章主題的高度概括和集中描述。關鍵詞共現知識圖譜(KCA，keyword co-appearance analysis)是用頻次高的關鍵詞確定研究領域熱點的一種途徑[48]。以1a為時間切片，節點類型為關鍵詞，閾值設置(2，3，15)，(3，3，20)，(3，3，20)繪制KCA。

從圖3可以看出，按時間先后出現的高頻熱點詞有：早期有糧食安全、(生態)管理，中期有氣候變化、生態安全、可持續性、保護、生物多樣性、中國、農業、系統，新近涌現生態系統服務、恢復力、脆弱性、政策等。圖3中字體越大表示該詞出現頻率越高，頻率最高的3個熱點詞分別是：糧食安全、生態管理、可持續性。氣候變化、保護、生態安全、全球化4個熱點詞突現性最大，是出現頻次急劇增長的熱點。當前，對于全球氣候變化的成因、表現、影響、趨勢、和適應等，科學界一直存在著爭議[2]。另外，研究早期出現的3個熱點詞糧食安全、氣候變化、生物多樣性在2005年之后再次出現，說明這是該領域經久不衰的主題。

圖3 研究熱點詞匯的時區視圖Fig.3 The time-zone view of hot words and phrases

根據Gartner光環曲線理論[49]，生態安全相關研究在經歷萌芽期之后，研究內容逐漸泛化，文獻數量激增，進入過熱期；隨后基于經驗借鑒的研究逐漸增多，但是受理論、技術等因素局限，較少出現新的研究熱點和突破，文獻數量增長平緩，進入瓶頸期；隨著研究的細化與深入，一些新理論、新技術出現，使得瓶頸問題有了突破，這些主題就進入成熟期，研究體系形成并不斷完善，研究價值被普遍接受，再次成為熱點。生態安全研究的文獻數量從1988年開始呈增長趨勢，在1993年達到一個小高峰，此后逐年下降。1997年之后又開始平穩上升，在2007年之后急劇增加，并在2011年達到目前的最高峰。從圖5上能清晰地看到這種規律變化。以“生物多樣性”舉例說明，該詞在20世紀80年代首次出現，1992年的《生物多樣性公約》和1995年的《全球生物多樣性評估》對其進行了定義，引發了全球的持續關注和探討。2005年的《千年生態系統評估報告》發表之后，生物多樣性變化與生態系統服務的研究成為該領域的重點內容，生物多樣性再次成為研究熱點。隨后信息技術的發展使生物多樣性信息學應運而生，全球生物物種名錄(Catalogue of Life, COL)、全球生物多樣性網絡(Global Biodiversity Information Facility, GBIF)等旨在實現生物多樣性知識共享的世界性項目出現，成為該領域新的研究熱點[50]。

2.3 研究主題的時間演進

通過對關鍵文獻摘要和關鍵詞的綜合歸納整理，并結合標題中出現的專業術語對其研究內容進行概括，在Visio中繪制出關鍵文獻的研究主題演變簡圖(圖4)，按照關鍵文獻出現的先后順序從下到上排列其主題，粗實線表示主題出現的年份。另外，以2年為時間切片，以參考文獻作為節點類型，閾值設置為(2，2，20)，(3，3，20)，(3，3，20)做文獻共被引分析并進行聚類，以時間線圖展示25個研究主題聚類，圖中每個圓代表一個高被引文獻(圖5)。圖4—圖5表明，1996年之后研究主題日漸豐富，研究內容不斷深入，從早期關于人類發展[17, 44]、環境變化[17, 30, 44]等宏大戰略主題探討階段，逐漸細化到對事關人類生存與發展的實質性研究，比如生態系統管理[29, 34]、生態服務[21, 36]、區域生態安全評價[32, 38, 42]、糧食安全[20, 43, 24, 47]、社會生態系統[29]等。2005年以來，分支越來越細，糧食安全中的生態農業、農業集約化[26, 30, 23, 46]，脆弱性[37, 39-40]與可恢復性問題[34]及生物多樣性[34, 36,47]，與糧食安全和生態系統都相關的海洋漁業問題[31, 45-46]、人對環境變化的適應性[37, 40-41, 43]、全球變化中氣候變化的影響效應[43]等更為具體、實用的內容成為關注的研究主題。

圖4 研究主題演變簡圖Fig.4 The evolution sketch of research topics

上述主題演進的原因，一是人類社會的發展具有動態性和階段性，不同社會文明階段具有不同的生產力水平，地緣政治和國際形勢等對資源、環境的需求不同，所面臨的挑戰也不盡相同，因而對生態安全的關注程度、方式和內涵理解也有所不同；二是20世紀90年代初，隨著全球變化和人類活動影響加劇，可持續發展成為眾多學科研究的主題。同時，由于蘇聯解體、冷戰結束，世界政治經濟格局發生重大變化，國際關系從以對抗為主轉向以合作為主，大國角逐也轉向以經濟為基礎的綜合國力競爭，國際社會將關注焦點更多地投向了可持續發展和生態安全；三是經過此后近10年的發展，其他學科的專家[8]，比如政策與管理專家、經濟學家等，也從各自的視角來研究生態安全中的相關問題，使得生態安全問題的學科體系不斷完善、科學問題不斷深入、研究分支不斷細化。

圖5 文獻共被引聚類時間線圖Fig.5 The time-line view of co-cited literature cluster

2.4 研究階段的劃分

每一階段的經典文獻是對前一階段研究的科學總結，也指明了下一階段的重大課題和研究方向，具有里程碑意義。筆者以經典文獻為依據，參考表2和圖4、圖5，將生態安全研究劃分為3個階段：

第一階段，問題提出與概念形成期 報告決議居多，學術性不強。認識到人類生存與發展問題以及所面臨的生態危機，環境意識、資源意識、可持續發展等廣義生態意識覺醒。生態(環境)安全概念形成并展開了內涵探討。環境變化與安全之間的關系研究主要集中于環境退化與暴力沖突。

為了使氣孔及夾渣缺陷出現在加工面上而避免出現在非加工面上，需要將中小型套筒傾斜焊在直澆口上面。一般考慮將內澆口設置在鑄件的端面上，當法蘭壁薄時，將內澆口設置在壁厚大的中部弧面處。對于一些薄壁套筒鑄件來說，采用圖1(a)所示的橫澆口立焊形式時，由于橫澆口的凝固收縮，會使圓管口變形，因此采用圖1(b)所示的直澆口側澆，設置單個內澆口。

《寂靜的春天》[51]是人類生態意識覺醒的標志。1977年，布朗[52]提出要重新定義“國家安全”，對“安全”內涵進行了擴展[53]；Westing將國家主權安全上升到“全球安全”、“全面安全”[54]。國際應用系統分析研究所給出了廣義“生態安全”定義[22]，之后《里約環境與發展宣言》、《21世紀議程》、《聯合國氣候變化框架公約》、《生物多樣性公約》等都較為系統地闡述了對全球環境惡化與人類發展的擔憂，激發了對人類發展與生態環境關系的思考，是生態安全研究的重要推動力。Homer Dixon[19]是環境問題與暴力沖突關系研究的經典文獻，該問題以討論水資源引發沖突可能性的研究居多[55]，項目主要有環境變化和劇烈沖突項目(Environment and Acute Conflict Project, EACP)[19,56-57]、環境與沖突項目(The Environment and Conflict Project, ENCOP)[58-59]。由于過分強調環境變化對地區沖突的影響，忽視了制度缺陷、不平等、貧窮等社會原因，這些研究受到一些批評[8, 60- 62]，該主題漸漸淡出。

第二階段，奠基與拓展期 在廣度上，隨著對生態安全概念與內涵的逐漸明晰，生態安全研究領域進一步擴展；在深度上，從宏大戰略主題探討向相關實質性領域發展。研究內容發生了根本性變化，出現了一批代表性研究報告和著述。很多研究主題從這一時期興起后，一直延續至今。

1996年生態安全最終得到國際認可[63]，生態安全研究日漸增多。大量的研究集中在生態系統自身安全性研究上，可以概括為：健康、完整性、可持續性3個方面[1]。所涉及的生態系統健康[64]、生物多樣性、生態足跡[25]等，在這一時期逐漸興起后一直延續至今。生態系統服務研究也在這一時期日益成熟。Costanza 等[21]引發了生態服務價值評估的熱潮，2003年以后進入深入與多元化研究階段，其理論和方法得到廣泛的認識與應用，一些評價模型出現，并開始探討生態系統服務理論與方法與其他研究方向的融合[65]。生態安全評價概念模型及指標體系研究也在這一階段出現。比較有影響的有：壓力-狀態-響應模型(PSR模型)[66-67]，驅動力-狀態-響應框架(DSR模型)[68]，驅動力-壓力-狀態-影響-響應(DPSIR模型)等。評價指標體系有2類[3]，一是生態風險與生態健康評價系統；二是環境、生物與生態綜合評價系統。目前尚未出現較完善并被普遍采納的指標系統[1,3,69]。

第三階段,縱深發展期 2005年之后，研究主題日益豐富，環境變化與安全之間的內在關系成為這一時期的研究焦點，開始深入研究影響生態安全的具體因素。對宏大主題的再審視和全新角度的解讀也頗受關注。

脆弱性研究是生態安全的核心問題和重要的分析工具。在31篇關鍵文獻中，4篇與脆弱性[37,39- 41]研究相關。脆弱性研究的發展需要建立一個通用概念框架及切實可行的評價方法，《評價全球環境風險的脆弱性》[70]、環境監測和評價計劃(The Environmental Monitoring and Assessment Program, EMAP)[71]以及《全球環境變化與脆弱性的國際研討》[72]提出了脆弱性評價的框架和指標、方法。研究早期偏重對自然系統的脆弱性評價研究。對耦合系統、多重擾動下的脆弱性評價以及脆弱性評價的不確定性和尺度問題是未來研究的重要內容[73]。

近年來，氣候變化對農作物產量的影響效應問題成為全球討論的熱點，集中于氣候變化對農業自然要素時空分布、農作物育種改良適應和種植制度、農業災害的影響研究上。氣候變化與糧食生產之間的相互影響與作用復雜而多樣，未來要著重于研究它們之間的影響機理與適應機制。

區域生態安全評價研究主要集中在中國，早期以采用不同模型、不同方法進行不同尺度的區域實例評價為主[10]。隨著研究的不斷深入，開始強調生態安全的動態演變研究[11,74-75]。另外，生態安全涉及的多數因素的量度與研究尺度密切相關。所以，突破過去對生態安全狀態的描述與評價，尺度-結構-過程的相互作用研究將是未來的重要趨勢。

3 生態安全的研究趨勢

通過突變檢測算法，根據詞頻變化，而不僅僅是頻次的高低，從大量主題詞中探測到某個時間段內頻次變化率高的詞，即突現詞，可以反映某一領域的研究趨勢[16]。時間切片選擇2a，節點類型選擇Term(主題詞)，設置閾值為(2，2，20)，(3，3，20)，(4，3，20)。檢測到的突現詞包括：糧食安全、氣候變化、自然資源、可持續發展、社會-生態系統、人為驅動力、生態破壞中預防與修復、信息技術的進步與利用、經濟發展、政策制定等。將檢測到的突現詞根據主題歸納，可以發現生態安全兩個主要的研究趨勢。

3.1 保障人類生存與發展基本需要

氣候變化、糧食安全、資源安全的相互關系將是未來研究的重要領域。世界正面臨著氣候變化、糧食不安全、能源需求的三難困境[76]。糧食生產是糧食安全的重要環節,如何提高提高農業產量、實現農業可持續發展是核心問題。與2005年相比，2050年世界能源需求預計將增加84%[76]。為了減少對政治不穩定地區進口石油的依賴和化石燃料對氣候的影響，生物能源被大量推廣。但許多學者認為生物能源作物會與糧食作物及自然界競爭土地、水、養分，擴大生物能源使用會對人類健康、糧食安全、氣候變化、自然環境產生不利影響[76-77]，尤其是導致食品價格上漲[78]和水資源消耗[79]。

自然資源中，土地資源、水資源和海洋漁業資源是目前關注的熱點。土地利用/覆蓋變化的驅動力、對生態系統的影響機理及模型建立是研究重點。目前世界上大約有1/3的人口處于缺水狀態[80]。隨著人口壓力和水密集型生物燃料生產的增加，這個問題在未來將更加突出。海洋生態系統具有脆弱性和不可恢復性，若繼續過度捕撈，將導致整個海洋生態系統退化，海洋生物多樣性降低，全球漁業也會走上滅絕之路，進一步影響全球糧食安全。在目前對自然資源高強度利用的背景下，如何應對生態服務功能的下降和急劇增長的消費需求將是未來人類面臨的嚴峻挑戰。

3.2 人對環境變化的適應與響應

2011年《認識變化的行星：地理科學的戰略方向》提出的4大主題之一即是“怎樣理解和響應環境變化？”[81]。人類不斷地創新、改變以應對全球環境變化，通過政治、文化、經濟、技術以及道德準則綜合體來應對環境變化造成的影響。經濟發展和技術變革提高了社會適應能力。人類對環境變化的反應和改變又會成為其新變化的驅動力。近年來，對生態政策和政策制定者的關注越來越高。政策和法律對生態安全具有很強的導向性。通過制定和實施政策會干預和引導經濟活動的發展方向，從而影響生態安全的實現。比如，對全球變暖的擔憂使生物燃料生產方面的補貼與政策增加，生物能源大量生產又導致全球食品價格飆升；由于全球變暖開支的增加，農業投資有所下降，進而又影響到糧食安全[2]。生態系統服務的形式與能力受人類活動強烈影響，生態系統服務的變化又影響著相關政策制定。生態系統服務權衡與協同是未來重要研究方向之一[82]。

4 結論

生態安全概念的形成與發展有著深刻的時代背景和思想基礎。人類文明發展階段、國際政治經濟格局、學科研究水平是決定生態安全研究階段和主題演變的主要因素。生態安全研究經歷了問題提出與概念形成期、奠基與拓展期、縱深發展期3個階段，各階段都涌現出一些標志性的經典文獻，引發了大量學者關注和新的研究生長點。隨著全球變化和人類活動影響加劇，學科交叉融合，冷戰結束后國際社會對生態安全的關注程度提升，引發了生態安全研究主題變化和瓶頸突破。

依據citespace理論和分析結果，國際組織的環境與發展報告引發了全球對各類環境問題的高度關注，是生態安全研究的重要推動力。歐美等國學者對全球性生態環境問題的探討與研究奠定了生態安全研究的基礎，一直引領全球生態安全研究的趨勢，Costanza 、Tilman 、Godfray和Lobell等是這一領域最有影響的學者之一。生態安全研究經典文獻以自然科學研究為主，社會科學領域的文獻較少，反映出生態安全研究中注重生態環境變化，而從社會經濟角度的研究不足，今后應加強人類適應與管理、政策與消費變化等方面的研究。當前研究熱點主要有全球化、生物多樣性、生態系統服務、生態農業與農業集約化、恢復力、脆弱性等。研究主題演化軌跡符合Gartner光環曲線理論，可以將其分為兩類，一類較為穩定，延續到所有研究階段，如糧食安全、環境變化、可持續發展等；另一類是階段性熱點，如過分強調環境問題引發地區沖突的觀點已經淡化，以統計數據和指標體系建立為主的區域生態安全評價研究轉向采用遙感和監測數據的生態安全格局、過程、尺度研究。

通過上述分析發現，生態安全研究目前呈現出4個方面的特征：①合作性，人與生物圈計劃(Man and Biosphere, MAB)、全球變化人文因素計劃(International Human Dimension Programme on Global Environmental Change, IHDP)等正是這一理念的產物[75]；②過程性，著重于對生態系統變化過程的監控、建立以微觀樣本數據與宏觀監測信息支持的綜合模型；③創新性，吸引了社會經濟與政策管理等各學科專家，努力實現戰略決策、政策法規、發展方式、經濟產業的生態創新；④學科性，由于生態安全問題的復雜性，模糊性、爭議性問題阻礙了該領域進一步發展，探討界定學科范圍和基本概念、建立學科理論是當前首要問題。從研究趨勢看，保障人類生存發展基本需要和人對環境變化的適應與響應將是21世紀生態安全研究的方向，前者集中在糧食安全、氣候變化、資源安全三者之間的相互關系研究；后者以生態預防與修復、政策管理與權衡、技術發展等為主。

引文分析可視化通過處理海量引文數據，能更容易地觀察、瀏覽和理解文獻信息，發現數據中隱藏的規律和模式。目前知識圖譜的繪制日益便利，并取得了其他方法難以得到的成果[83]。

[1] 陳星, 周成虎. 生態安全: 國內外研究綜述. 地理科學進展, 2005, 24(6): 8- 20.

[2] 伊狄梭C D, 卡特R M, 辛格S F. 氣候變化再審視: 非政府國際氣候變化研究組報告//張志強, 曲建升, 段曉男, 譯. 北京: 科學出版社, 2013.

[3] 王根緒, 程國棟, 錢鞠. 生態安全評價研究中的若干問題. 應用生態學報, 2003, 14(9): 1551- 1556.

[4] 任志遠, 劉焱序. 基于價值量的區域生態安全評價方法探索——以陜北能源區為例. 地理研究, 2013, 32(10): 1771- 1781.

[5] Schmidhuber J, Tubiello F N. Global food security under climate change. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2007, 104(50): 19703- 19708.

[6] Hodson M, Marvin S. ‘Urban ecological security’: a new urban paradigm?. International Journal of Urban and Regional Research, 2009, 33(1): 193- 215.

[7] Singh P K, Hiremath B N. Sustainable livelihood security index in a developing country: A tool for development planning. Ecological Indicators, 2010, 10(2): 442- 451.

[8] 崔勝輝, 洪華生, 黃云鳳, 薛雄志. 生態安全研究進展. 生態學報, 2005, 25(4): 861- 868.

[9] 傅伯杰, 劉世梁, 馬克明. 生態系統綜合評價的內容與方法. 生態學報, 2001, 21(11): 1885- 1892.

[10] 和春蘭, 饒輝, 趙筱青. 中國生態安全評價研究進展. 云南地理環境研究, 2010, 22(3): 104- 110.

[11] 馬克明, 傅伯杰, 黎曉亞, 關文彬. 區域生態安全格局: 概念與理論基礎. 生態學報, 2004, 24(4): 761- 768.

[12] 李智國, 楊子生. 中國土地生態安全研究進展. 中國安全科學學報, 2007, 17(12): 5- 12.

[13] 謝花林. 土地利用生態安全格局研究進展. 生態學報, 2008, 28(12): 6305- 6311.

[14] Chen C. Searching for intellectual turning points: Progressive knowledge domain visualization. Proceedings of the Natiional Academy of Sciences of the United States of America, 2004, 101(S1): 5303- 5310.

[15] Chen C. Top10 unsloved information visualization problems. IEEE Computer Graphics and Applications, 2005, 25(4): 12- 16.

[16] 陳超美. CiteSpaceⅡ: 科學文獻中新趨勢與新動態的識別與可視化//陳悅, 侯劍華, 梁永霞, 譯. 情報學報, 2009, 28(3): 401- 421.

[17] 世界環境與發展委員會. 我們共同的未來. 長春: 吉林人民出版社, 1997.

[18] Ostrom E, Calvert R, Eggertsson T. Governing the Commons: the Evolution of Institutions for Collective Action. Cambridge MA: Cambridge University Press, 1990.

[19] Homer-Dixon T F. Environmental scarcities and violent conflict: Evidence from cases. International Security, 1994, 19(1): 5- 40.

[20] Brown L R. Who Will Feed China? Wake-Up Call for a Small Planet (World watch Environmental Alert Series). New York: WW Norton & Company, 1995.

[21] Costanza R, d′Arge R, de Groot R, Farber S, Grasso M, Hannon B, Limburg K, Naeem S, O′Neill R V, Paruelo J, Raskin R G, Sutton P, van den Belt M. The value of the world′s ecosystem services and natural capital. Nature, 1997, 387(6630): 253- 260.

[22] 肖篤寧, 陳文波, 郭福良. 論生態安全的基本概念和研究內容. 應用生態學報, 2002, 13(3): 354- 358.

[23] Tilman D, Cassman K D, Matson P A, Naylor R, Polasky S. Agricultural sustainability and intensive production practices. Nature, 2002, 418(6898): 671- 677.

[24] Godfray H C, Beddington J R, Crute I R, Haddad L, Lawrence D, Muir J F, Pretty J, Robinson S, Thomas S M, Toulmin C. Food security: the challenge of feeding 9 billion people. Science, 2010, 327(5967): 812- 818.

[25] Wackernagel M, Rees W. Our Ecological Footprint: Reducing Human Impact on the Earth. Canada: Cabriola Island, BC: New Society Publishers, 1996.

[26] Matson P A, Parton W J, Power A G, Swift M J. Agricultural intensification and ecosystem properties. Science, 1997, 277(5325): 504- 509.

[27] Daily G, Myers J P, Reichert J. Nature′s Services: Societal Dependence on Natural Ecosystems. Washington, DC: Island Press, 1997.

[28] Vitousek P M, Mooney H A, Lubchenco J, Melillo J M. Human domination of Earth′s ecosystems. Science, 1997, 277(5325): 494- 499.

[29] Berkes F, Folke C. Colding, J. Linking Social and Ecological Systems: Management Practices and Social Mechanisms for Building Resilience, Cambridge University Press, 1998.

[30] Tilman D, Fargione J, Wolff B, D′Antonio C, Dobson A, Howarth R, Schindler D, Schlesinger W H, Simberloff D, Swackhamer D. Forecasting agriculturally driven global environmental change. Science, 2001, 292(5515): 281- 284.

[31] Jackson J B C, Kirby M X, Berger W H, Bjornda K A, Botsford L W, Bourque B J, Bradbury R H, Cooke R, Erlandson J, Estes J A, Hughes T P, Kidwell K, Lange C B, Lenihan H S, Pandolfi J M, Peterson C H, Warner R R. Historical overfishing and the recent collapse of coastal ecosystems. Science, 2001, 293(5530): 629- 637.

[32] 左偉, 王橋, 王文杰, 劉建軍, 楊一鵬. 區域生態安全評價指標與標準研究. 地理學與國土研究, 2002, 18(1): 67- 71.

[33] Pauly D, Christensen V, Guénette S, Pitcher T J, Sumaila U R, Walters C J, Watson R, Zeller D. Towards sustainability in world fisheries. Nature, 2002, 418(6898): 689- 695.

[34] Folke C, Carpenter S, Walker B, Scheffer M, Elmqvist T, Gunderson L, Holling C S. Regime shifts, resilience and biodiversity in ecosystem management. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 2004, 35(1): 557- 581.

[35] Foley J A, DeFries R, Asner G P, Barford C, Bonan G, Carpenter S R, Chapin F S, Coe M T, Daily G C, Gibbs H K, Helkowski J H, Holloway T, Howard E A, Kucharik C J, Monfreda C, Patz J A, Prentice I C, Ramankutty N, Snyder P K. Global consequences of land use. Science, 2005, 309(5734): 570- 574.

[36] Tscharntke T, Klein A M, Kruess A, Steffan-Dewenter I, Thies C. Landscape perspectives on agricultural intensification and biodiversity-ecosystem service management. Ecology Letters, 2005, 8(8): 857- 874.

[37] Brooks N, Adgera W N, Kelly P M. The determinants of vulnerability and adaptive capacity at the national level and the implications for adaptation. Global Environmental Change, 2005, 15(2): 151- 163.

[38] Zhao Y Z, Zou X Y, Cheng H, Jia H K, Wu Y Q, Wang G Y, Zhang C L, Gao S Y. Assessing the ecological security of the Tibetan plateau: Methodology and a case study for Lhaze County. Journal of Environmental Management, 2006, 80(2): 120- 131.

[39] Adger W N. Vulnerability. Global Environmental Change, 2006, 16(3): 268- 281.

[40] Smit B, Wandel J. Adaptation, adaptive capacity and vulnerability. Global Environmental Change, 2006, 16(3): 282- 292.

[41] Gallopín G C. Linkages between vulnerability, resilience, and adaptive capacity. Global Environmental Change, 2006, 16(3): 293- 303.

[42] Huang Q, Wang R H, Ren Z Y, Li J, Zhuang H Z. Regional ecological security assessment based on long periods of ecological footprint analysis. Resources, Conservation and Recycling, 2007, 51(1): 24- 41.

[43] Lobell D B, Burke M B, Tebaldi C, Mastrandrea M D, Falcon W P, Naylor R L. Prioritizing climate change adaptation needs for food security in 2030. Science, 2008, 319(5863): 607- 610.

[44] Rockstr?m J, Steffen W, Noone K, Persson ?, Chapin F S, Lambin E F, Lenton T M, Scheffer M, Folke C, Schellnhuber H J, Nykvist B, de Wit C A, Hughes T, van der Leeuw S, Rodhe H, S?rlin S, Snyder P K, Costanza R, Svedin U, Falkenmark M, Karlberg L, Corell R W, Fabry V J, Hansen J, Walker B, Liverman D, Richardson K, Crutzen P, Foley J A. A safe operating space for humanity. Nature, 2009, 461(7263): 472- 475.

[45] Pitcher T, Kalikoski D, Pramod G, Short K. Not honouring the code. Nature, 2009, 457(7230): 658- 659.

[46] McClanahan T R. Effects of fisheries closures and gear restrictions on fishing income in a Kenyan coral reef. Conservation Biology, 2010, 24(6): 1519- 1528.

[47] Tscharntke T, Clough Y, Wanger T C, Jackson L, Motzke I, Perfecto I, Vandermeer J, Whitbread A. Global food security, biodiversity conservation and the future of agricultural intensification. Biological Conservation, 2012, 151(1): 53- 59.

[48] 張昭. 基于Citespace的商務智能研究熱點與前沿可視化分析.情報探索, 2012, (12): 6- 9.

[49] http://baike.baidu.com/view/9878589.htm?fr=aladdin.(2014-08-10) [2014-11-3].

[50] 黎燕瓊, 鄭紹偉, 龔固堂, 陳俊華, 朱志芳, 吳雪仙, 慕長龍. 生物多樣性研究進展. 四川林業科技, 2011, 32(4): 12- 19.

[51] 蕾切爾·卡遜. 寂靜的春天. 上海: 上海譯文出版社, 2011.

[52] Brown L R. Redefining National Security. Worldwatch Paper, 1997, 14: 40- 41.

[53] Brown L R. Building a Society of Sustainable Development. Beijing: Scientific and Technological Literature Press, 1984.

[54] Westing A H. The environmental component of comprehensive security. Bulletin of Peace Proposals, 1989, 20(2): 129- 134.

[55] 薄燕. 環境安全研究的美國學派: 對文獻的述評. 國際觀察, 2003, 8(4): 73- 79.

[56] Homer-Dixon T F. On the threshold: Environmental changes as causes of acute conflict. International Security, 1991, 16(2):76- 116.

[57] Homer-Dixon T F, Boutwell J H, Rathjens G W. Environmental change and violent conflict. Scientific American, 1993, 268(2): 38- 45.

[58] Libiszewski S. What is an Environmental Conflict? Environment and Conflicts Project(ENCOP), Occasional Paper NO. 6. Zurich: Center for Security Studies and Conflict Research, 1992.

[59] Spillmann K R, B?chler G. Environmental Crisis: Regional Conflicts and Ways of Cooperation. Environment and Conflicts Project. Occasional Paper NO. 14. Zurich: Center for Security Studies and Conflict Research, 1995.

[60] Jervis R. The future of world politics: will it resenmble the past?. International Security, 1991, 16(3): 64- 64.

[61] Deudney D. Environment and security: muddled thinking. The Bulletin of the Atomic Scientists, 1991, 47(3): 23- 28.

[62] Levy M A. Time for a third wave of environment and security scholarship?. Environmental Change and Security Project, 1995, (1): 44- 46.

[63] 鄒長新, 沈渭壽. 生態安全研究進展. 農村生態環境, 2003, 19(1): 56- 59.

[64] Gewin V. Ecosystem health: The state of the planet. Nature, 2002, 417(6885): 112- 113.

[65] 張振明, 劉俊國. 生態系統服務價值研究進展. 環境科學學, 2011, 31(9): 1835- 1842.

[66] Simmons P J. Introduction. Environmental Change and Security Program (ECSP) Reportl.

[67] FAO Proceedings. Land Quality Indicators and their Use in Sustainable Agriculture and Rural Development: Proceedings of the Workshop organized by the Land and water Development Division FAO. Agriculture Department, 1997, 2:(5).

[68] UNCSD. Indicators of Sustainable Development: Guidelines and Methodologies. New York: United Nations, 2007.

[69] 王耕, 王利, 吳偉. 區域生態安全概念及評價體系的再認識. 生態學報, 2007, 27(4): 1627- 1637.

[70] Clark W C, Jaeger J, Corell R, Kasperson R, McCarthy J J, Cash D, Cohen S J, Desanker P, Dickson N M, Epstein P, Guston D H, Hall J M, Jaeger C, Janetos A, Leary N, Levy M A, Amy. Assessing vulnerability to global environmental risks. Report of the Workshop on Vulnerability to Global Environmental Change: Challenges for Research, Assessment and Decision Making. Airlie House, Warrenton, Virginia.

[71] The Environmental Monitoring and Assessment Program of U. S. Environmental protection agency. Available on line at http://www.epa.gov/emap/.

[72] Stockholm Environment Institute (SEI). International Workshop on Vulnerability and Global Environmental Change. 2001.

[73] 李鶴, 張平宇, 程葉青. 脆弱性的概念及其評價方法. 地理科學進展, 2008, 27(2): 18- 25.

[74] 黎曉亞, 馬克明, 傅伯杰, 牛樹奎. 區域生態安全格局: 設計原則與方法. 生態學報, 2004, 24(5): 1055- 1062.

[75] 傅伯杰, 趙文武, 陳利頂. 地理-生態過程研究的進展與展望. 地理學報, 2006, 61(11): 1123- 1131.

[76] Lal R. Managing soils for a warming earth in a food-insecure and energy-starved world. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2010, 173(1): 4- 15.

[77] Phalan P. The social and enviromengtal impacts of biofuel in Asia: an overview. Applied Energy, 86(S1): S21- S29.

[78] Johansson D J A, Azar C. A scenario based analysis of land competition between food and bioenergy production in the US. Climatic Change, 2007, 82(3- 4): 267- 291.

[79] Elcock, D. “Baseline and projected water demand data for energy and competing water use sectors”, ANL/EVS/TM/08-8(2008).

[80] Kummu M, Ward P J, de Moel H, Varis O. Is physical water scarcity a new phenomenon? Global assessment of water shortage over the last two millennia. Environmental Research Letters, 2010, 5(3): 1088- 1748.

[81] 中國科學院國家科學圖書館.科學研究動態監測快報. 2011, 2(4/5): 2- 3.

[82] 李鵬, 姜魯光, 封志明, 于秀波. 生態系統服務競爭與協同研究進展. 生態學報, 2012, 32(16): 5219- 5229.

[83] 劉則淵, 陳悅, 侯海燕. 科學知識圖譜: 方法與應用. 北京: 人民出版社.

An analysis of the evolution of topics and future trends in ecological security research

HU Xiufang1,2, ZHAO Jun1,*, ZHA Shuping2, LU Feng2, WANG Xiaofeng3,4

1CollegeofGeographyandEnvironmentalScience,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou730070,China

2CollegeofGeography,NantongUniversity,Nantong226007,China

3Chang′anUniversity,Xi′an710054,China

4StateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China

In recent years, there has been a surge in international research literature on ecological security. With intensifying global change and human actions, this research field has been profoundly transformed. While research on ecological security is multitargeted, multilevel, and multidisciplinary, revealing integrated and complex characteristics, fuzzy and controversial issues have persisted. The use of traditional and current methods for researching publications is limited when applied to large quantities of literature, because they are qualitative, non-visual, and manual. This paper focuses the application of CitespaceⅡ, which is a visualization tool for conducting both quantitative and qualitative citation network analysis of visual literature reviews. We used this tool to analyze classical literature and literature with a research focus on this field, documenting the association of a co-citation network with a keyword co-appearance network. We applied three methods available in CitespaceⅡ to examine the evolutionary trajectory of research topics and their development trends. These methods included keyword frequency analysis, document clustering analysis, and the burst detection algorithm. The use of these methods enabled us to identify causative factors in the development of research topics. We conducted scientific knowledge mapping to analyze and locate research and scholarship studies on ecological security globally. These are three factors: (1) different stages of human civilization, (2) patterns of international politics and the global economy, and (3) the level of research on subjects that are formative at different stages of ecological security research and the evolution of research themes. Our results showed that this research field has undergone three procedural phases from the initial stage of asking questions and forming concepts, to the research development stage, and finally in-depth research. Seminal literature has emerged during these different stages of research. Our study revealed two types of ecological security research topics. The first type was relatively stable and endured through all three study phases. The second was characterized as periodic research hot spots in a changing global situation. This type, which is currently less prominent, includes new environmental problems and concepts, in addition to emerging technological applications. The evolution characteristic of themes conformed to the Hype Cycle Theory. Globalization, biodiversity, ecological agriculture and agricultural intensification, resilience, and vulnerability represent research hotspots in the field of ecological security at present. Guaranteeing basic human survival and development needs, as well as human adaptations and responses to environmental change, are important future directions for ecological security research. Whereas research on human survival and development centers on interactions between food security, climate change, and natural resources security, the focus of research on human adaptations and responses to environmental change is on ecological prevention and restoration, policy management and tradeoffs, and technological progress. Visualization of citation analysis through the processing of prolific citation data enables us to observe and understand the literature content more easily, and to discover hidden rules and patterns in the data. Creating knowledge maps is becoming increasingly popular, with information visualization tools providing a useful supplementary method to traditional literature reviews.

ecological security; evolution of topics; science knowledge mapping; CitespaceⅡ

國家自然科學基金(41301646)；陜西省自然科學基金, 西安市景觀格局動態演變的生態效應研究(2014JM5211)

2014- 02- 17;

日期:2015- 04- 14

10.5846/stxb201402170270

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhaojun@nwnu.edu.cn

胡秀芳，趙軍，查書平，魯鳳，王曉峰.生態安全研究的主題漂移與趨勢分析.生態學報,2015,35(21):6934- 6946.

Hu X F, Zhao J, Zha S P, Lu F, Wang X F.An analysis of the evolution of topics and future trends in ecological security research.Acta Ecologica Sinica,2015,35(21):6934- 6946.